JP2023039683A - Ammonia fuel combustion device - Google Patents

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莉奈 大倉
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Abstract

To sufficiently burn ammonia fuel by hydrocarbon fuel in a furnace by supplying hydrocarbon fuel into the furnace in addition to ammonia fuel when burning ammonia fuel mixed with combustion air by a burner in the furnace.SOLUTION: In an ammonia fuel combustion device wherein ammonia gas NH3 supplied through an ammonia supply pipe 11 and combustion air Air supplied through an air supply pipe 12 are mixed in a combustion burner 10 so as to be burned in a furnace 1, an injection device 20 to which hydrocarbon fuel CmHn is supplied through an auxiliary fuel supply pipe 21 is provided in the vicinity of the combustion burner, and the hydrocarbon fuel is injected into the furnace toward flame by the combustion chamber so as to be burned by the injection device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アンモニア燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼バーナーにより炉内で燃焼させるアンモニア燃料燃焼装置に関するものである。特に、アンモニア燃料（例えば、アンモニアガス）を燃焼用空気と混合させて燃焼バーナーにより炉内で燃焼させるにあたって、アンモニア燃料の他に炭化水素系燃料を炉内に供給して、アンモニア燃料を炭化水素系燃料により炉内で十分に燃焼させるようにした点に特徴を有するものである。 The present invention relates to an ammonia fuel combustion apparatus that mixes ammonia fuel with combustion air and combusts it in a furnace with a combustion burner. In particular, in mixing ammonia fuel (for example, ammonia gas) with combustion air and burning it in the furnace with a combustion burner, in addition to ammonia fuel, hydrocarbon fuel is supplied into the furnace, and ammonia fuel is converted to hydrocarbon fuel. It is characterized in that the system fuel is sufficiently combusted in the furnace.

燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させる燃焼装置においては、一般に、燃料として炭化水素系燃料を用いたものが使用されている。 2. Description of the Related Art Combustion devices that burn fuel by mixing it with combustion air generally use hydrocarbon fuel as the fuel.

しかし、このように炭化水素系燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させるようにした場合、二酸化炭素ＣＯ２等の温室効果ガスが多く発生するという問題があった。 However, when the hydrocarbon-based fuel is mixed with the combustion air and combusted in this way, there is a problem that a large amount of greenhouse gases such as carbon dioxide CO2 are generated.

そして、近年においては、二酸化炭素ＣＯ２等の温室効果ガスを削減することが要望され、燃料に炭化水素系燃料以外のものを用いることが検討されている。 In recent years, there has been a demand for reducing greenhouse gases such as carbon dioxide CO2 , and the use of fuels other than hydrocarbon fuels has been studied.

また、従来から、燃焼装置における燃料として、アンモニア燃料を用いることが知られているが、アンモニア燃料は炭化水素系燃料に比べて燃焼性が悪く、完全燃焼させることが困難であり、また低温での燃焼時に失火しやすい一方、強く燃焼させるようにすると、火炎温度が高くなって、ＮＯｘの発生量が増加するという問題があった。 Further, conventionally, it is known to use ammonia fuel as a fuel in a combustion apparatus. On the other hand, there is a problem that if the flame is burned strongly, the flame temperature rises and the amount of NOx generated increases.

そして、前記のように燃焼性が悪いアンモニア燃料を燃焼させるにあたり、特許文献１においては、低燃焼性燃料のアンモニアと燃焼用空気とを予混合させて均一化させた後、このように予混合させたガスを、スワラにより旋回させて強く攪拌しながら燃焼させて、アンモニアの燃焼性を高めるようにしたものが提案されている。 Then, in burning ammonia fuel with poor combustibility as described above, in Patent Document 1, ammonia, which is a low combustibility fuel, and combustion air are premixed and homogenized, and then premixed in this way. A proposal has been made to improve the combustibility of ammonia by swirling and burning the gas that has been heated with a swirler while stirring it strongly.

しかし、特許文献１に示されるように、アンモニアと燃焼用空気とを予混合させたガスを、スワラにより旋回させて強く攪拌しながら燃焼させるようにした場合、従来の場合と同様に、アンモニアが一気に燃焼されて火炎温度が高くなり、ＮＯｘの発生が多くなるという問題があった。 However, as shown in Patent Document 1, when a gas in which ammonia and combustion air are premixed is swirled by a swirler and burned while being strongly stirred, ammonia is generated as in the conventional case. There is a problem that the fuel is burned at once and the flame temperature rises, resulting in a large amount of NOx generation.

また、特許文献２においては、燃焼器バーナーの円周に沿って、アンモニアを燃焼させるアンモニアバーナーと天然ガスを燃焼させる天然ガスバーナーとを交互に設け、アンモニアと天然ガスとを、それぞれアンモニアバーナーと天然ガスバーナーとにおいて燃焼させるようにしたものが提案されている。 Further, in Patent Document 2, an ammonia burner for burning ammonia and a natural gas burner for burning natural gas are alternately provided along the circumference of the combustor burner, and ammonia and natural gas are respectively burned with the ammonia burner. It has been proposed to burn in a natural gas burner.

しかし、燃焼器バーナーの円周に沿って、アンモニアバーナーと天然ガスバーナーとを交互に設けるためには設備コストが高くつくと共に、アンモニアの燃焼火炎と天然ガスの燃焼火炎とが別々になるので、全体の燃焼が不安定になり、天然ガスとの割合を均一に変更させて燃焼させることが困難であり、またアンモニアを完全に燃焼させるようにすることも非常に困難であった。 However, in order to alternately install the ammonia burner and the natural gas burner along the circumference of the combustor burner, the equipment cost is high, and the ammonia combustion flame and the natural gas combustion flame are separate. The overall combustion becomes unstable, and it is difficult to uniformly change the ratio with natural gas for combustion, and it is also very difficult to achieve complete combustion of ammonia.

特開２０１６－１３０６１９号公報JP 2016-130619 A 特開２０２０－１３９７００号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-139700

本発明は、アンモニア燃料を燃焼用空気と混合させてバーナーにより炉内で燃焼させるアンモニア燃料燃焼装置における前記のような問題を解決することを課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems in an ammonia fuel combustion apparatus that mixes ammonia fuel with combustion air and combusts it in a furnace with a burner.

すなわち、本発明は、前記のようにアンモニア燃料を燃焼用空気と混合させてバーナーにより炉内で燃焼させるアンモニア燃料燃焼装置において、アンモニア燃料の他に炭化水素系燃料を炉内に供給して、アンモニア燃料を炭化水素系燃料により炉内で十分に燃焼できるようにすることを課題とするものである。 That is, the present invention provides an ammonia fuel combustion apparatus in which ammonia fuel is mixed with combustion air and burned in a furnace by a burner as described above, in which a hydrocarbon fuel is supplied into the furnace in addition to the ammonia fuel, An object of the present invention is to enable ammonia fuel to be sufficiently combusted in a furnace with hydrocarbon fuel.

本発明に係るアンモニア燃料燃焼装置においては、前記のような課題を解決するため、アンモニア供給管を通して供給されるアンモニア燃料と空気供給管を通して供給される燃焼用空気とを燃焼バーナーにより混合させて炉内で燃焼させるアンモニア燃料燃焼装置において、炭化水素系燃料が補助燃料供給管を通して供給される噴射装置を前記の燃焼バーナーの近傍に設け、前記の噴射装置により、炭化水素系燃料を前記の燃焼バーナーによる火炎に向けて炉内に噴射させて燃焼させるようにした。 In the ammonia fuel combustion apparatus according to the present invention, in order to solve the above problems, the ammonia fuel supplied through the ammonia supply pipe and the combustion air supplied through the air supply pipe are mixed by the combustion burner, and the furnace is In the ammonia fuel combustion apparatus for burning in the combustion burner, an injection device to which the hydrocarbon fuel is supplied through the auxiliary fuel supply pipe is provided near the combustion burner, and the injection device injects the hydrocarbon fuel into the combustion burner. It was made to burn by injecting it into the furnace toward the flame of the flame.

そして、本発明に係るアンモニア燃料燃焼装置のように、アンモニア供給管を通して供給されるアンモニア燃料と空気供給管を通して供給される燃焼用空気とを混合させて炉内で燃焼させる燃焼バーナーの近傍に、補助燃料供給管を通して炭化水素系燃料が供給される噴射装置を設け、この噴射装置により炭化水素系燃料を、燃焼バーナーによりアンモニア燃料と燃焼用空気とを混合させて炉内で燃焼させた火炎に向けて噴射させて燃焼させるようにすると、燃焼性が低いアンモニア燃料が噴射装置により噴射された炭化水素系燃料によって十分に燃焼されるようになると共に、炭化水素系燃料だけを燃焼させる場合に比べ、二酸化炭素ＣＯ２の発生が抑制されるようになる。 Then, like the ammonia fuel combustion apparatus according to the present invention, in the vicinity of the combustion burner that mixes the ammonia fuel supplied through the ammonia supply pipe and the combustion air supplied through the air supply pipe and burns it in the furnace, An injection device is provided to which a hydrocarbon fuel is supplied through an auxiliary fuel supply pipe, and this injection device feeds the hydrocarbon fuel into a flame produced by mixing ammonia fuel and combustion air with a combustion burner and combusting the mixture in the furnace. When the fuel is injected toward the target and burned, the ammonia fuel, which has low combustibility, is sufficiently combusted by the hydrocarbon-based fuel injected by the injector, and compared to the case where only the hydrocarbon-based fuel is burned. , the generation of carbon dioxide CO 2 becomes suppressed.

また、アンモニア燃料が燃焼しているところに炭化水素系燃料を加えるので、火炎が一つになって燃焼が安定する。 In addition, since the hydrocarbon fuel is added to the place where the ammonia fuel is burning, the flame becomes one and the combustion is stabilized.

ここで、本発明に係るアンモニア燃料燃焼装置においては、前記のアンモニア供給管を通して燃焼バーナーに供給するアンモニア燃料の量を調整するアンモニア調整弁と、前記の空気供給管を通して燃焼バーナーに供給する燃焼用空気の量を調整する空気調整弁と、前記の補助燃料供給管を通して噴射装置に供給する炭化水素系燃料の量を調整する補助燃料調整弁と、前記のアンモニア調整弁と空気調整弁と補助燃料調整弁を制御する制御装置を設けることができる。 Here, in the ammonia fuel combustion apparatus according to the present invention, there are provided an ammonia control valve for adjusting the amount of ammonia fuel supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe, and an ammonia fuel for combustion supplied to the combustion burner through the air supply pipe. An air control valve for adjusting the amount of air, an auxiliary fuel control valve for adjusting the amount of hydrocarbon fuel supplied to the injection device through the auxiliary fuel supply pipe, the ammonia control valve, the air control valve and the auxiliary fuel. A controller may be provided to control the regulating valve.

このようにすると、前記の制御装置により、前記の空気調整弁を制御して空気供給管を通して燃焼バーナーに供給する燃焼用空気の量を調整すると共に、前記のアンモニア調整弁を制御してアンモニア供給管を通して燃焼バーナーに供給するアンモニア燃料の量を調整し、さらに前記の補助燃料調整弁を制御して補助燃料供給管を通して噴射装置に供給し、この噴射装置から燃焼バーナーによる火炎に向けて噴射させる炭化水素系燃料の量を調整することにより、前記と同様にアンモニア燃料と炭化水素系燃料とを安定して燃焼させて所望の発熱量を得ることが容易に行えるようになると共に、アンモニア供給管を通して燃焼バーナーに供給するアンモニア燃料と、補助燃料供給管を通して噴射装置から燃焼バーナーによる火炎に向けて噴射させる炭化水素系燃料との割合を均一に変更させて、所望の発熱量が得られるように制御することも簡単に行えるようになる。 With this configuration, the controller controls the air control valve to adjust the amount of combustion air supplied to the combustion burner through the air supply pipe, and controls the ammonia control valve to supply ammonia. The amount of ammonia fuel supplied to the combustion burner through the tube is adjusted and the auxiliary fuel control valve is controlled to supply ammonia fuel through the auxiliary fuel supply tube to the injector from which it is injected into the flame by the combustion burner. By adjusting the amount of the hydrocarbon-based fuel, it becomes possible to stably burn the ammonia fuel and the hydrocarbon-based fuel in the same manner as described above, and to easily obtain the desired calorific value. The ratio of the ammonia fuel supplied to the combustion burner through the auxiliary fuel supply pipe and the hydrocarbon fuel injected from the injection device toward the flame by the combustion burner through the auxiliary fuel supply pipe is uniformly changed so that the desired calorific value can be obtained. It also becomes easier to control.

また、本発明に係るアンモニア燃料燃焼装置においては、前記のアンモニア燃料に液体アンモニアを用い、前記のアンモニア供給管を通して液体アンモニアを前記の燃焼バーナーに霧状にして供給することができる。このように、アンモニア燃料に液体アンモニアを用い、前記のアンモニア供給管を通して液体アンモニアを前記の燃焼バーナーに霧状にして供給させると、アンモニア供給管を通して燃焼バーナーに供給するアンモニア燃料をガス化させる必要がなく、アンモニア燃料をガス化させる設備コストが低減されると共に、アンモニア燃料をガスの状態で燃焼バーナーに導く場合に比べて、アンモニア供給管の配管等が簡単になって設備を小型化できる。 Further, in the ammonia fuel combustion apparatus according to the present invention, liquid ammonia can be used as the ammonia fuel, and the liquid ammonia can be atomized and supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe. In this way, when liquid ammonia is used as the ammonia fuel and the liquid ammonia is supplied to the combustion burner in the form of a mist through the ammonia supply pipe, it is necessary to gasify the ammonia fuel supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe. Therefore, the cost of equipment for gasifying ammonia fuel is reduced, and compared to the case where ammonia fuel is led to the combustion burner in gaseous state, the piping of the ammonia supply pipe, etc. is simplified, and the equipment can be downsized.

本発明におけるアンモニア燃料燃焼装置においては、前記のようにアンモニア供給管を通して供給されるアンモニア燃料と空気供給管を通して供給される燃焼用空気とを混合させて炉内で燃焼させる燃焼バーナーの近傍に、補助燃料供給管を通して炭化水素系燃料が供給される噴射装置を設け、この噴射装置により炭化水素系燃料を、燃焼バーナーによりアンモニア燃料と燃焼用空気とを混合させて炉内で燃焼させた火炎に向けて噴射させて燃焼させるようにしたため、燃焼性が低いアンモニア燃料が噴射装置により噴射された炭化水素系燃料によって十分に燃焼されるようになると共に、炭化水素系燃料だけを燃焼させる場合に比べ、二酸化炭素ＣＯ２の発生が抑制されるようになった。 In the ammonia fuel combustion apparatus of the present invention, in the vicinity of the combustion burner that mixes the ammonia fuel supplied through the ammonia supply pipe and the combustion air supplied through the air supply pipe and burns them in the furnace as described above, An injection device is provided to which a hydrocarbon fuel is supplied through an auxiliary fuel supply pipe, and this injection device feeds the hydrocarbon fuel into a flame produced by mixing ammonia fuel and combustion air with a combustion burner and combusting the mixture in the furnace. Since the ammonia fuel, which has low combustibility, is sufficiently combusted by the hydrocarbon fuel injected by the injection device, compared to the case where only the hydrocarbon fuel is burned. , the production of carbon dioxide CO 2 became suppressed.

本発明の実施形態に係るアンモニア燃料燃焼装置の概略説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic explanatory drawing of the ammonia fuel combustion apparatus which concerns on embodiment of this invention. 前記の実施形態に係るアンモニア燃料燃焼装置において、アンモニア燃料に液体アンモニアを用い、アンモニア供給管を通して液体アンモニアを燃焼バーナー内に霧状にして供給する変更例を示した概略説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing a modification example in which liquid ammonia is used as the ammonia fuel in the ammonia fuel combustion apparatus according to the above embodiment, and the liquid ammonia is atomized and supplied into the combustion burner through the ammonia supply pipe.

以下、本発明の実施形態に係るアンモニア燃料燃焼装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係るアンモニア燃料燃焼装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。 Hereinafter, an ammonia fuel combustion apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the ammonia fuel combustion apparatus according to the present invention is not limited to those shown in the following embodiments, and can be modified as appropriate without changing the gist of the invention.

本発明の実施形態に係るアンモニア燃料燃焼装置においては、図１に示すように、炉１に設けた燃焼バーナー１０に、アンモニア供給管１１を通してアンモニア燃料のアンモニアガスＮＨ３を供給すると共に、空気供給管１２を通して燃焼用空気Ａｉｒを供給し、前記のアンモニアガスＮＨ３と燃焼用空気Ａｉｒとを燃焼バーナー１０において混合させて炉１内で燃焼させるようにしている。 In the ammonia fuel combustion apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. Combustion air Air is supplied through pipe 12 , and the ammonia gas NH 3 and combustion air Air are mixed in combustion burner 10 and combusted in furnace 1 .

そして、この実施形態におけるアンモニア燃料燃焼装置においては、前記のアンモニア供給管１１にアンモニア調整弁１１ａを設け、このアンモニア調整弁１１ａを制御装置３０により制御して、燃焼バーナー１０に供給するアンモニアガスＮＨ３の量を調整すると共に、前記の空気供給管１２に空気調整弁１２ａを設け、この空気調整弁１２ａを前記の制御装置３０により制御して、燃焼バーナー１０に供給する燃焼用空気Ａｉｒの量を調整するようにしている。 In the ammonia fuel combustion apparatus of this embodiment, the ammonia supply pipe 11 is provided with an ammonia regulating valve 11a, which is controlled by the control device 30 to supply the ammonia gas NH 3 , an air adjustment valve 12a is provided in the air supply pipe 12, and the air adjustment valve 12a is controlled by the control device 30 to supply the combustion air Air to the combustion burner 10. is adjusted.

また、この実施形態におけるアンモニア燃料燃焼装置においては、前記の燃焼バーナー１０の近傍に噴射装置２０を設け、この噴射装置２０に補助燃料供給管２１を通して天然ガス等の炭化水素系燃料ＣｍＨｎを供給するようにし、前記の補助燃料供給管２１に補助燃料調整弁２１ａを設け、この補助燃料調整弁２１ａを前記の制御装置３０により制御して、噴射装置２０に供給する炭化水素系燃料ＣｍＨｎの量を調整し、このように噴射装置２０に供給された炭化水素系燃料ＣｍＨｎを、前記の燃焼バーナー１０により燃焼された火炎に向けて噴射させて燃焼させるようにしている。 Further, in the ammonia fuel combustion apparatus of this embodiment, an injection device 20 is provided near the combustion burner 10, and a hydrocarbon fuel CmHn such as natural gas is supplied to the injection device 20 through an auxiliary fuel supply pipe 21. An auxiliary fuel control valve 21a is provided in the auxiliary fuel supply pipe 21, and the control device 30 controls the auxiliary fuel control valve 21a to adjust the amount of the hydrocarbon fuel CmHn supplied to the injection device 20. The hydrocarbon fuel CmHn thus adjusted and supplied to the injection device 20 is injected toward the flame burned by the combustion burner 10 and burned.

ここで、この実施形態におけるアンモニア燃料燃焼装置においては、前記のように制御装置３０により、前記の空気供給管１２に設けた空気調整弁１２ａを制御して、燃焼バーナー１０に供給する燃焼用空気Ａｉｒの量を調整すると共に、アンモニア供給管１１に設けたアンモニア調整弁１１ａを制御して、燃焼バーナー１０に供給するアンモニアガスＮＨ３の量を調整して、前記のアンモニアガスＮＨ３を前記の燃焼用空気Ａｉｒと燃焼バーナー１０において混合させて炉１内において燃焼させるようにし、また前記の制御装置３０により、前記のように補助燃料供給管２１に設けた補助燃料調整弁２１ａを制御して、噴射装置２０に供給する炭化水素系燃料ＣｍＨｎの量を調整し、この噴射装置２０に供給された炭化水素系燃料ＣｍＨｎを、前記の燃焼バーナー１０により燃焼された火炎に向けて噴射させて燃焼させるようにしている。 Here, in the ammonia fuel combustion apparatus of this embodiment, the control device 30 controls the air regulating valve 12a provided in the air supply pipe 12 as described above to supply combustion air to the combustion burner 10. While adjusting the amount of Air, the ammonia regulating valve 11a provided in the ammonia supply pipe 11 is controlled to adjust the amount of the ammonia gas NH3 supplied to the combustion burner 10, and the ammonia gas NH3 is adjusted to the above-mentioned Combustion air Air is mixed in the combustion burner 10 and burned in the furnace 1, and the control device 30 controls the auxiliary fuel control valve 21a provided in the auxiliary fuel supply pipe 21 as described above. , the amount of the hydrocarbon fuel CmHn supplied to the injection device 20 is adjusted, and the hydrocarbon fuel CmHn supplied to the injection device 20 is injected toward the flame burned by the combustion burner 10 to be burned. I am trying to let

このようにすると、燃焼性が低いアンモニアガスＮＨ３が、噴射装置２０から燃焼バーナー１０における火炎に向けて噴射された炭化水素系燃料ＣｍＨｎによって燃焼がアシストされて十分に燃焼されるようになると共に、炭化水素系燃料ＣｍＨｎだけを燃焼させる場合に比べ、二酸化炭素ＣＯ２の発生が抑制されるようになる。 In this way, the ammonia gas NH 3 with low combustibility is assisted by the hydrocarbon fuel CmHn injected from the injection device 20 toward the flame in the combustion burner 10, and is sufficiently combusted. , the generation of carbon dioxide CO 2 is suppressed as compared with the case of burning only the hydrocarbon fuel CmHn.

また、前記のように制御装置３０により、前記の空気調整弁１２ａを制御して燃焼バーナー１０に供給する燃焼用空気Ａｉｒの量を調整すると共に、前記のアンモニア調整弁１１ａを制御して燃焼バーナー１０に供給するアンモニアガスＮＨ３の量を調整し、さらに前記の補助燃料調整弁２１ａを制御して、噴射装置２０から燃焼バーナー１０による火炎に向けて噴射させる炭化水素系燃料ＣｍＨｎの量を調整すると、前記のアンモニアガスＮＨ３と炭化水素系燃料ＣｍＨｎとによる燃焼を制御して、所望の発熱量が容易に得られるようになる。 Further, as described above, the control device 30 controls the air adjustment valve 12a to adjust the amount of combustion air Air supplied to the combustion burner 10, and controls the ammonia adjustment valve 11a to control the combustion burner. The amount of ammonia gas NH3 supplied to 10 is adjusted, and the auxiliary fuel control valve 21a is controlled to adjust the amount of hydrocarbon fuel CmHn injected from the injection device 20 toward the flame of the combustion burner 10. Then, the desired calorific value can be easily obtained by controlling the combustion of the ammonia gas NH3 and the hydrocarbon fuel CmHn.

さらに、前記の制御装置３０により、燃焼バーナー１０に供給するアンモニアガスＮＨ３の量と、噴射装置２０から燃焼バーナー１０による火炎に向けて噴射させる炭化水素系燃料ＣｍＨｎの量の割合を変更させて、所望の発熱量が得られるようにすることも簡単に行え、例えば、炉１内の温度が上昇してアンモニアガスＮＨ３が燃焼し易くなった場合には、前記の制御装置３０により、アンモニア調整弁１１ａを制御して、燃焼バーナー１０に供給するアンモニアガスＮＨ３の量を増加させる一方、補助燃料調整弁２１ａを制御して、噴射装置２０から燃焼バーナー１０による火炎に向けて噴射させる炭化水素系燃料ＣｍＨｎの量を減少させるように調整することができる。 Furthermore, the control device 30 changes the ratio of the amount of the ammonia gas NH3 supplied to the combustion burner 10 and the amount of the hydrocarbon fuel CmHn injected from the injection device 20 toward the flame of the combustion burner 10. For example, when the temperature in the furnace 1 rises and the ammonia gas NH 3 becomes more likely to burn, the controller 30 controls the ammonia The control valve 11a is controlled to increase the amount of ammonia gas NH3 supplied to the combustion burner 10, while the auxiliary fuel control valve 21a is controlled to inject carbonization from the injector 20 toward the flame by the combustion burner 10. Adjustments can be made to reduce the amount of hydrogen-based fuel CmHn.

なお、この実施形態におけるアンモニア燃料燃焼装置においては、アンモニア燃料としてアンモニアガスＮＨ３を用いるようにしたが、図２に示すように、アンモニア燃料として液体アンモニアｌｉｑ．ＮＨ３を用いることも可能である。 In addition, in the ammonia fuel combustion apparatus in this embodiment, the ammonia gas NH3 is used as the ammonia fuel, but as shown in FIG. 2, liquid ammonia liq. It is also possible to use NH3 .

そして、前記のようにアンモニア燃料として液体アンモニアｌｉｑ．ＮＨ３を用いる場合には、図２に示すように、制御装置３０により、アンモニア調整弁１１ａを制御し、アンモニア供給管１１を通して適当量の液体アンモニアｌｉｑ．ＮＨ３を燃焼バーナー１０に供給して、このように供給された液体アンモニアｌｉｑ．ＮＨ３を噴霧ノズル１１ｂにより燃焼バーナー１０内に噴霧させ、このように噴霧された液体アンモニアｌｉｑ．ＮＨ３を前記のように空気供給管１２を通して燃焼バーナー１０に供給された燃焼用空気Ａｉｒと混合させて、炉１内で燃焼させるようにする。 Then, as described above, liquid ammonia liq. When using NH3 , as shown in FIG. NH 3 is fed to the combustion burner 10 and the liquid ammonia liq. NH 3 is atomized into the combustion burner 10 by the atomizing nozzle 11b and the liquid ammonia liq. NH 3 is mixed with the combustion air Air supplied to the combustion burner 10 through the air supply pipe 12 as described above and combusted in the furnace 1 .

ここで、前記のようにアンモニア燃料に液体アンモニアｌｉｑ．ＮＨ３を用いて、液体アンモニアｌｉｑ．ＮＨ３の状態で燃焼バーナー１０に供給するようにした場合、燃焼バーナー１０に供給するアンモニア燃料をガス化させる必要がなくなり、アンモニア燃料をガス化させる設備コストが低減されると共に、アンモニア燃料をガスの状態で燃焼バーナー１０に導く場合に比べて、アンモニア供給管１１の配管等が簡単になって設備を小型化ができるようになる。 Here, as described above, the ammonia fuel is added with liquid ammonia liq. Using NH3 , liquid ammonia liq. When NH 3 is supplied to the combustion burner 10 in the state of NH 3 , there is no need to gasify the ammonia fuel supplied to the combustion burner 10, and the facility cost for gasifying the ammonia fuel is reduced, and the ammonia fuel is gasified. Compared to the case where the ammonia supply pipe 11 is led to the combustion burner 10 in the state of , the piping of the ammonia supply pipe 11 is simplified, and the equipment can be miniaturized.

１ ：炉
１０ ：燃焼バーナー
１１ ：アンモニア供給管
１１ａ ：アンモニア調整弁
１１ｂ ：噴霧ノズル
１２ ：空気供給管
１２ａ ：空気調整弁
２０ ：噴射装置
２１ ：補助燃料供給管
２１ａ ：補助燃料調整弁
３０ ：制御装置
Ａｉｒ ：燃焼用空気
ＣｍＨｎ ：炭化水素系燃料
ＮＨ３ ：アンモニアガス
ｌｉｑ．ＮＨ３ ：液体アンモニア Reference Signs List 1: Furnace 10: Combustion burner 11: Ammonia supply pipe 11a: Ammonia control valve 11b: Spray nozzle 12: Air supply pipe 12a: Air control valve 20: Injector 21: Auxiliary fuel supply pipe 21a: Auxiliary fuel control valve 30: Control Apparatus Air: Combustion air CmHn: Hydrocarbon fuel NH3 : Ammonia gas liq. NH3 : liquid ammonia

Claims (3)

アンモニア供給管を通して供給されるアンモニア燃料と空気供給管を通して供給される燃焼用空気とを燃焼バーナーにより混合させて炉内で燃焼させるアンモニア燃料燃焼装置において、炭化水素系燃料が補助燃料供給管を通して供給される噴射装置を前記の燃焼バーナーの近傍に設け、前記の噴射装置により、炭化水素系燃料を前記の燃焼バーナーによる火炎に向けて炉内に噴射させて燃焼させることを特徴とするアンモニア燃料燃焼装置。 In an ammonia fuel combustion apparatus in which ammonia fuel supplied through an ammonia supply pipe and combustion air supplied through an air supply pipe are mixed by a combustion burner and combusted in a furnace, hydrocarbon fuel is supplied through an auxiliary fuel supply pipe. Ammonia fuel combustion characterized in that an injection device is provided in the vicinity of the combustion burner, and the injection device injects the hydrocarbon fuel into the furnace toward the flame of the combustion burner for combustion. Device. 請求項１に記載のアンモニア燃料燃焼装置において、前記のアンモニア供給管を通して燃焼バーナーに供給するアンモニア燃料の量を調整するアンモニア調整弁と、前記の空気供給管を通して燃焼バーナーに供給する燃焼用空気の量を調整する空気調整弁と、前記の補助燃料供給管を通して噴射装置に供給する炭化水素系燃料の量を調整する補助燃料調整弁と、前記のアンモニア調整弁と空気調整弁と補助燃料調整弁とを制御する制御装置を設けたことを特徴とするアンモニア燃料燃焼装置。 2. The ammonia fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein the ammonia control valve adjusts the amount of ammonia fuel supplied to the combustion burner through the ammonia supply pipe, and the combustion air supplied to the combustion burner through the air supply pipe. an air regulating valve for adjusting the amount, an auxiliary fuel regulating valve for adjusting the amount of hydrocarbon fuel supplied to the injection device through the auxiliary fuel supply pipe, and the ammonia regulating valve, the air regulating valve, and the auxiliary fuel regulating valve. Ammonia fuel combustion apparatus, characterized in that a control device for controlling and is provided. 請求項１又は請求項２に記載のアンモニア燃料燃焼装置において、前記のアンモニア燃料に液体アンモニアを用い、前記のアンモニア供給管を通して液体アンモニアを前記の燃焼バーナーに霧状にして供給することを特徴とするアンモニア燃料燃焼装置。 3. The ammonia fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein liquid ammonia is used as the ammonia fuel, and the liquid ammonia is supplied in the form of a mist to the combustion burner through the ammonia supply pipe. Ammonia fuel combustion equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7374736B2 (en) * 2003-11-13 2008-05-20 General Electric Company Method to reduce flue gas NOx
US20100206248A1 (en) * 2006-09-13 2010-08-19 Siong Cheak Steven Mok System for generating brown gas and uses thereof
JP5746962B2 (en) * 2011-12-20 2015-07-08 株式会社神戸製鋼所 Gas supply method and gas supply apparatus
JP5885811B1 (en) * 2014-11-21 2016-03-16 株式会社タクマ Urea hydrolysis apparatus and control method thereof
JP2016130619A (en) 2015-01-15 2016-07-21 国立大学法人東北大学 Fuel combustion device having low combustion property
JP7027817B2 (en) * 2017-11-02 2022-03-02 株式会社Ihi Combustion device and boiler
JP6813533B2 (en) * 2018-05-22 2021-01-13 三菱パワー株式会社 Burner and combustion equipment
JP7183868B2 (en) 2019-02-28 2022-12-06 株式会社Ihi combustor burner and combustor
CN113294779B (en) * 2021-05-28 2022-10-11 华中科技大学 High-temperature air combustion device for ammonia gas

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